第二章 文献评述与研究理论框架
第一节 国内外相关文献研究
自然界中的化学元素分为常量元素和微量元素两种。微量元素指自然界中广泛存在的含量很低的化学元素。地壳中碳、氧、氢、氮、硅等14种元素占99%以上，其他元素不到1%；土壤的无机部分被认为有各种元素九十多种，除上述十几种外，其余元素超不过0.01%。岩石、土壤、水、植物和动物中都含有微量元素，虽然其含量很低，但是部分微量元素却有重要的生物学意义，是动植物生活、生长不可缺少的。从表2-1可以看到，动植物所需化学元素不完全相同。微量元素虽然所占比重非常小，但是其作用有很强的针对性。当微量元素供给不足时，农作物生长不良，产量减少，质量下降。同时，微量元素过多，又会抑制农作物生长，影响产量和质量；动物如家畜家禽吃了缺乏微量元素的植物，也会患有一定类型的疾病。人类的健康也会因微量元素缺乏而受影响。因此，在提高农牧业产量，改善人口健康状况的众多途径中，补充微量元素也是一条重要的措施。
碘作为微量元素之一，对人和动物的健康影响非常显著，对植物的影响尚不是很清楚，大量的文献针对动植物和人口的补碘效果作出过报道，并在不断地探索针对不同对象采取何种补碘措施的新方法。
表2-1 人、动物和植物必需的化学元素
一、人群补碘
碘是人体所需基本微量营养素之一。有关微量营养素干预作为儿童营养不良及母乳营养改善手段的论述非常丰富（Brown和Bentley，1988；Griffiths等，1988；Brown，1994；Brow, Peerson和Fontaine，1994；Ashraf等，1996；WHO，1996a；ESPGAN，1997）。许多研究证明，营养不良严重影响儿童的生长发育。Chandra（1991）证实营养不良将对儿童免疫功能造成损害；胃肠道病和感染的发病率在不同营养状况的儿童之间存在显著的差异（Tomkins，1981；Sepulveda, Willett和Munoz，1988；Victora等，1990）。营养不良儿童在发育成熟前死亡风险很高，近期文献表明，高达30%-50%的儿童死亡率可以归因于营养不良（Pelletier，1994；Schroe-der和Brown，1994）。除此之外，运动发育迟缓，认知功能损害和学校成绩差等都与早期营养不良有关（Pollitt等，1994；Lasky等，1981；Sigman等，1989；Martorell等，1992）。因此，改善营养状况不仅对婴幼儿身体生长发育有积极影响，而且可以降低感染的危险性和并发症，增加神经性运动的发育和提高智力发育水平。
人体所需营养素可以分为乳糖、蛋白质、脂肪、各种维生素和多种矿物质（Allen，1994b）。碘作为矿物质之一，是人体生长发育过程中必不可少的。例如，严重碘缺乏引起严重的线性生长发育迟缓（Greene，1980），通过补碘可以得到部分改善，对成年人也是如此。碘同样被认为与儿童生长发育有关（Neumann, Bwibo和Sigman，1992；DeLong，1993；Cao等，1994a）。对孕妇实施补碘干预，可以改善婴儿的出生体重（Chaouki和Benmiloud，1994；DeLong，2000）。Cao等（1994a）在新疆和田县的实验发现，在妇女怀孕的前六个月实施补碘，其所生育的5岁儿童的智商（IQ）与对照组相比，智商分值提高了14点。
医药卫生界为增加人体碘的摄入量曾采用过许多方法，包括在各种食品如面包、水、牛奶中加碘化物或碘酸盐等。概括目前世界上所实施的补碘方法及补碘对象，大致有以下几种，其效果已被广泛研究和探讨过（Dunn等，1986，1990；Hetzel等，1987，1989；Delange等，1996）。
加碘盐：这是最广泛、最一般的方法。因为食盐是日常生活中必不可少的，且来源容易控制，加碘技术简单（Venkatesh等，1995）。针对不同人群的消费方式，加碘量很容易计算，一般来讲，成年人每天补碘150μg，孕妇200μg，儿童90μg（Delange，1993）。但是，加碘盐在储运过程中，碘极易挥发。碘盐在自然状态下碘的年损失约为5%-10%，联合国儿童基金会专家认为损失量在10%左右。如果管理不善，很可能导致补碘量不够，起不到防治碘缺乏病的作用；另一方面也可能补碘过量，导致负面影响——甲状腺功能亢进。在一些边远落后地区，因贫困而消费不起或因饮食习惯接受不了，使得加碘盐难以推广或是效果不佳。一般加碘盐含碘水平是30-60 mg/kg，人体每天摄入食盐5-20克。因此，碘含量在20 mg/kg的食盐基本可以满足人体每天对150μg碘的需求。目前加碘盐是较为成功的方法，也是被政府和国际健康组织所提倡的。
加碘油：有口服和针剂两种。针剂一般含碘480 mg/mL，通过肌肉注射能够维持2-3年；200 mg胶囊能够维持6个月，400 mg胶囊能维持1年（Dunn，1987）。此方法特别适宜于孤立偏僻的农村地区。虽然加碘油效果好，但操作复杂，需要向患者面对面实施，而且患者缺碘水平不一致，需作相应检查来决定补碘量。补碘后患者短期内会有强烈的生理反应，如感到不舒服和注射部位偶尔会发生脓肿（但没有过敏现象的报道），而且成本相对比较高。口服碘油丸相对于注射碘油较为便宜，但有效期仅为后者的一半。
饮用水中加碘：水如同盐一样是生活必需品，目前在饮用水中加碘方式有很多种途径。（1）针对青少年人群，集中在学校饮用水中加入碘酸钾（KIO3）（Suwanik等，1989）；（2）在自来水管道中加装一含碘装置，将碘缓释到饮用水中（Squatrito等，1986）；（3）将含碘多孔聚合物投入井水中（Fisch等，1993）。这些方法比加碘盐便宜，因容易控制补碘量而不易发生由碘引起的甲状腺毒症。如果能够确定专用的饮水水源，此方法特别适用于农村地区，因为它对饮用水具有显著的消毒作用。同时必须根据当地的供水条件，仔细核算成本，因为如果管理不好，其费用也是很可观的。不过此方法持续时间一般较短，最长可维持一年。
碘片剂和溶剂：碘酸钾片剂或溶剂只是偶尔用于特殊人群（Dunn等，1987）。如玻利维亚和罗马尼亚针对青少年学生的缺碘（Simescu等，1993）；瑞典、苏丹和比利时针对孕妇的缺碘（Elnagar，1996；Glinoer，1993）。这种方法常用在不适宜用碘盐的情况下。许多欧洲缺碘地区用这种方法很可行，很有效。因为此方法对实施对象文化素质要求较高，要求实施对象能够天天坚持和自我督促。
其他介质：根据特定环境，结合当地的生活起居方式进行补碘。如在新疆通过日常生活消费品砖茶（Li等，1989），苏丹通过糖（Eltom等，1995），荷兰和俄罗斯通过面包添加剂（Gerasimov等，1995），Suwanik（1982）开发了碘化鱼酱油或大豆酱油作为外加碘化调味品。这些方式实行起来比较困难，首先必须区分是否需要补碘的风险人群，并要控制商品的流通范围，因为那些已经通过其他方式补过碘的人群或不缺碘的人群不再需要补碘。
IDD控制项目：碘缺乏控制一直是国际公共卫生和营养学界的重大课题之一。国际组织和各国政府实施了许多跨国家、跨地区的补碘项目，然而除了部分能够持续管理的项目以外，绝大多数消除碘缺乏病的努力都失败了（Dunn，1996）。这是因为在许多国家之间推行的项目多与当地人民生活条件和习惯差异很大。虽然项目通常都由所在国家的卫生部门管理执行，有时还颁布相应的法规条例。但是，项目往往要求在全国培训、管理、投放含碘量标准等等方面一致，这就很有可能脱离当地的实际情况，从而导致最终的失败。
比较以上各类补碘方法，从补碘对象的角度看，可以概括为两种类型：（1）针对全体人群的方法（加碘盐，碘面包和饮用水中加碘等）；（2）针对有缺碘可能的风险人群（儿童和育龄妇女）的方法（碘油和碘化物药片等）。
针对全体人口的补碘方法，不可避免地可能发生由碘引起的甲状腺毒症。其发病率主要取决于人口中40岁以上的中老年人所占比例。如果以处方形式有针对性地施用碘油和碘化物药片，即可以避免中老年易感人群的风险（朱莲珍主译，1994）。用口服碘油方法对儿童补碘可以通过儿童妇幼保健中心和学校进行，因为在校儿童纪律性较强，便于管理。总的来看，针对部分风险人群的方法和针对全体人口的方法各有优缺点，必须按照不同地区的具体情况，针对不同人群区别实施。但是，在我国，碘盐作为针对全体人口的补碘措施，在预防大范围的碘缺乏病方面，其优点远大于导致甲状腺毒症的缺点。
在人群中推行某一项补碘措施时，当地政府常辅之以必要的法规措施，它的最大优点是可以通过卫生保健网络进行。对于严重碘缺乏，尤其是当妇女和儿童严重缺碘时，必须引起政府的高度重视，采取更加强有力的措施，因为它直接关系到当代和下一代人口的整体素质。
由此可见，在较大范围内补碘时，只有加碘盐和碘油是被广泛接受和推广的。但是，至今尚没有一种方法能够从根本上预防或对治碘缺乏病，经济、简单可行、覆盖面广的新方法始终处于探索阶段。
二、牲畜补碘
对牲畜缺碘问题的研究并不只是从碘作为营养素方面出发的，主要源于两个方面的考虑：（1）牲畜因碘缺乏而不育，影起甲状腺活性损伤，从而影响畜牧业生产；（2）牲畜作为人类食物链的中间环节，其肉碘含量直接影响人体碘摄入量。
在碘缺乏地区，母畜经常会产下瘦弱、无毛的幼畜（Evvard，1928）。碘缺乏还会影响幼畜的发育，如死胎、流产、死产等等（Allcroft等，1954；Mussett等，1954）。Allcroft等（1954）也证明，在流产、死胎和新生畜瘦弱发生率高的畜群中，血清PBI水平低于正常值。Falconer（1965）的实验表明，在母羊怀孕前数月切除甲状腺可以大幅度降低羊羔出生前后的存活率。此外，通过对母羊补碘也成功地降低了新生羊羔的死亡率（Andrews和Sinclai，1962）。
除生殖障碍以外，牲畜的生育力也经常与缺碘有关，如奶牛因发情期不规则或被抑制引起不育便与碘缺乏有关（Het-zel和Maberly，1986）。Moberg（1959）在芬兰碘缺乏地区对1572头母牛进行了实验，用碘治疗后的第一次交配受孕率及发情期不规则的母牛数量得到显著改善。McDonald等（1962）在加拿大的碘缺乏地区进行的研究表明，在母牛进入发情期之前8-10天口服有机碘剂，第一次交配受孕率也有明显提高。补碘对雄性牲畜的生育力有同样的作用，公牛、公马等因碘缺乏性欲减退，精液质量变劣，经补碘以后得到了改善（Maqsood，1952）。
各类牲畜、家禽基本碘摄入量标准差异很大，没有比较一致的看法。一些学者对牛、猪和鸡等对碘的需要量做了研究，但看法不一致（ARCGB，1966；Creek等，1954；Hart-mans，1974；Scott等，1960；Sihombing等，1974）。然而，通过补碘可以提高肉类和禽蛋的碘含量，达到对人体补碘的目的，这一点已成为业界的共识。例如，对鸡实行集中补碘可以提高鸡蛋蛋黄碘含量4-10μg（Marcilese等，1968），如果加大补碘量，可以使鸡蛋提高碘含量100倍（Guillemin等，1963；Gurevich，1960；Johnson等，1957）或1000倍（Mar-cilese等，1968）。
三、植物中的碘
目前还没有研究结果证实碘是植物必需的微量营养元素（刘铮等编著，1991：324）。植物碘含量在不同种类之间，不同地理环境，或是植物的不同部位，存在很大的差异。陆生植物碘含量一般较低，常低于1 mg/kg；海生植物碘含量一般较高，从几十到几千不等。牧草中双子叶牧草碘含量较禾本科牧草约高13倍（Hartmans，1974）；植物的不同部位碘含量也不一致，一般子叶比籽粒碘含量高（Kabata，1984；CIEB，1956）。碘是否是植物生长的必要微量营养素，或者只是有利于某些种类植物，还有待科学界进一步研究。
四、一种全新的价廉、有效的方法：通过灌溉水系统的环境补碘方法
新疆和田地区属严重碘缺乏地区。当地老百姓传统上习惯食用采自塔克拉玛干大沙漠中的岩盐，此盐几乎不含碘。虽然有个别商店出售加碘盐，但是多数人因经济贫困或饮食习惯仍然喜欢食用廉价的岩盐。1984年政府曾在此地实施碘油注射，1988年发放碘油丸，近年又推行碘缓释器，然而，都没有收到预期的预防效果。因此，在过去多种补碘方法都不尽如人意的情况下，DeLong教授主持的中美合作研究小组大胆创新，开拓思路，设计出一项全新的补碘方法，并于1992-1995年在新疆和田地区和田县的三个乡和墨玉县的一个乡做实验。即将碘投入灌溉水系统，均匀地覆盖整个人群。其基本设想是通过灌溉水系统提高土壤碘含量，经植物、动物等食物链作用，最终达到对人体补碘来预防或对治碘缺乏病。
据现有文献研究（Cao等，1994a，1994b；DeLong等，1997；DeLong，2000；Jiang等，1997），环境补碘实验的初步结果令人满意：（1）一次补碘的有效期至少5-6年，其直接成本仅为人均1.02元（人民币），如果按6年计算，则每年每人只需0.17元[1]；（2）儿童和育龄妇女的尿碘中位值由＜10μg/L提高到平均55μg/L以上，补碘地区婴儿、新生儿死亡率降低了50%以上；（3）在补碘后的几年里，农作物、蔬菜和肉类的碘含量提高了5倍，羊和鸡甲状腺碘含量提高了3倍，羊存栏数增长了35%-63%，人均年收入增长5%；（4）儿童大脑、身高和体重等指标显示其生长发育得到明显改善。因此，环境补碘方法是一项具有开创性的设计，对人口健康水平的提高和环境、动植物的碘营养改善都是十分有益的。然而，对于这样一种全新的补碘方法，尚需进行详细、系统的研究评价。
五、文献评述
综上所述，碘缺乏直接关系到人口健康水平和素质的提高，以及畜牧业生产。在碘缺乏的自然环境条件下，人们已经能够通过外界干预来改善碘营养。控制碘缺乏工作是一项长期任务，且补碘对象的特征千差万别，适宜的补碘方法至关重要。因此，人们从各个角度，针对不同对象，仍然在探索效益、可操作性各方面都比较好的补碘方法。从现有文献分析可以看到现有的补碘方法在各方面仍有不足，有待进一步摸索。
（1）尽管加碘盐受到世界各国政府和国际卫生组织的推荐，但是同样面临挑战。首先是加碘盐在贮运过程中，碘含量水平因保管不善降低；其次是生产厂家对加碘盐质量控制达不到质量要求；再次是在某些贫困地区，人们或者是因为消费不起加碘盐，或者是因为饮食习惯（食用土盐），加碘盐补碘方法在这些地区起不到应有的效果。虽然用加碘盐等对牲畜和家禽补碘，其效益非常明显，但是在许多碘缺乏严重的地区，经济非常困难，长期实行成本太高，当地财政很难负担得起。何况，此类方法的有效期较短，加大了补碘的成本。
（2）食用碘油丸和注射碘油虽然有效期较长，但是局限性也很大。因为成本高，管理水平要求高，不仅要作日常检查，而且要对医务人员进行必要的培训。
（3）其他通过某种介质的补碘方法，因要控制风险人群和发放范围，实施更加困难。这几类方法都有一个共性——见效快，因而也被许多注重短期效益的政府所采纳。
（4）虽然短期内环境补碘水平不如其他方法高，但是它可以覆盖整个人群，且成本低，持续时间长，影响面广，其成本收益比是非常令人惊喜的。通过比较发现，过去常用的上述几类方法都是针对特定人群或生物，相对封闭，不对生存环境造成影响。而通过灌溉水系统进行的环境补碘，却截然不同，不仅对全体人口补碘，而且改善整个生态环境中的碘营养，影响动植物生活和生长环境。虽然这方面的文献不多，仅有本课题组对土碘、尿碘、家禽、家畜和各类农作物碘含量做出过报道，但从目前的结果来看，不仅达到了对人群补碘的预期目标，而且环境中的土壤、植物碘含量都明显提高，家禽家畜的碘含量及牲畜产量相应得到了改善和提高，甚至一些农作物的营养状况和产量也得到了改善（Cao等，1994b）。然而，作为微量元素干预的新方法，它的环境、人口健康和社会经济综合效益如何，推广、应用的条件如何，有无负面效应，等等，目前还有许多问题有待深入研究。这正是本书下面各章节重点研究的内容。